车身漆膜长短波倒置问题的解决

曹晓根，叶明东，黄昊

（浙江吉利控股集团有限公司，浙江 宁波　315336）

Lw(长波)、Sw(短波)和DOI(鲜映性)是汽车漆膜外观常用的评价指标。不同颜色设置不同的指标值。长波的数值往往小于短波，且二者之间有一定的比例要求，一般认为Lw值是Sw值的1/3 ～ 1/2为好(即短波与长波的比值为2 ～ 3)，1/3 ～ 2/3之间可接受，从而使目视与数值之间有一个较好的对应关系。但在实际生产过程中，有时会出现长波值与短波值接近甚至大于短波值的情况，这被称为“长短波倒置”。当出现长短波倒置时，目视表现为远距离(3 m)观察漆膜时橘皮明显，而45°角近距离(0.5 ～ 1.0 m)观察漆膜时橘皮呈现为较深的斜状条痕。长短波倒置多出现于素色漆和颜料粒径较小的珠光漆。本文以某主机厂在喷涂“素色白”时发生“长短波倒置”问题为例，说明其解决思路和方法。

1　问题现状

1.1　问题来源

某主机厂在产能提升的情况下将1k(单组分)清漆更换为2k(双组分)清漆并重新进行示教。在提产(节拍由150 s调整为140 s)时发现素色白的小批量调试样车的漆膜目视外观明显变差。经对漆膜外观进行测量，该车型共23个测量点中有11个出现了长短波倒置问题。现场采用的是三涂三烘工艺，磷化+薄膜电泳漆(烘烤固化)+水性中涂漆(预烘干与烘烤在同一烤房)+水性base(基色漆)(预烘干)+2k清漆(烘烤固化)。经对所有颜色进行整理排查，发现素色白和黑色(珠光颜料)均存在长短波倒置问题，而红、银等颜色则不存在此问题。其中素色白的翼子板和四门的Sw与Lw之比达到了0.7以下，对外观的影响较大。现以倒置严重的左前门上部为例说明调整的方法。

1.2　工艺现状

在生产现场随机抽取了2台车，用BYK橘皮仪测量其外观，Lw、Sw、DOI分别为6.7、4.9、94.7和7.0、4.8、94.1，而更改前为3.6、7.8、94.1。由于重新示教前并不倒置，只是节拍提升有可能改变生产条件，因此对主要工艺参数和喷涂程序进行了重新确认，结果见表1。

表1　涂装过程的工艺参数Table 1　Technological parameters for spray coating process

中涂、色漆和清漆线的喷涂节距为7 m，链速2.8 m/min。

中涂喷涂为一站成膜，枪物距离20 cm，喷涂速率400 mm/s，喷涂扇幅450 mm，搭接率67%，吐出量270 mL/min，静电电压60 kV，旋杯转速40 000 r/min，成型空气I流量320 NL/min，成型空气II流量200 NL/min。

色漆为两站喷涂，每站间隔77 s，两站的喷涂参数相同：枪物距离20 cm，喷涂速率400 mm/s，喷涂扇幅450 mm，搭接率67%，吐出量125 mL/min，静电电压75 kV，旋杯转速45 000 r/min，成型空气I流量255 NL/min，成型空气II流量200 NL/min。

清漆亦为两站喷涂，每站间隔64 s，两站的喷涂参数相同：枪物距离20 cm，喷涂速率400 mm/s，喷涂扇幅450 mm，搭接率67%，吐出量190 mL/min，静电电压70 kV，旋杯转速40 000 r/min，成型空气I流量285 NL/min，成型空气II流量200 NL/min。

1.3　膜厚的影响

分析工艺现状后发现问题部位除中涂膜厚较低外，其余参数均在工艺范围内。因此从中涂膜厚入手，通过调整吐出量(成型空气按比例相应调整)来提高膜厚，分析其对Lw、Sw的影响如图1所示。可见增加中涂膜厚可以迅速降低Lw并增加Sw，但前提是不能超过中涂漆本身的流挂极限和针孔极限，防止出现相应的漆膜弊病。先进行5台车的小批量验证，发现当平均膜厚达到40 μm时，边角出现明显的流漆。通过调整旋杯开关枪位置并降低边角处的吐出量30%，流漆现象消失。再进行批量验证，部分车辆边角出现轻微流漆，漆膜质量不稳定。实测膜厚单点最大为49 μm，超过了中涂漆的膜厚极限45 μm(使用的中涂漆的流挂极限和针孔极限均为45 μm)。调整单点膜厚到45 μm以下，经小批量(30台)和批量(500台)验证，单点膜厚最大为44 μm，平均膜厚为36 ～ 37 μm，未出现流漆等漆膜弊病，且外观数据稳定。

调整中涂膜厚后，Lw和Sw已不倒置，但二者之间差距过小(Sw与Lw之比约为1.2)。经过主观的盲评(不看外观数据，只作主观评价并排序)，发现Lw在6以下时，立面的Sw与Lw之比在1.4以上为好，而平面只要1.2就仍然有较好的外观，且Lw越小，允许的比例越低。为此，将立面的Sw与Lw的比值确定为1.5以上，以保证批量生产时的稳定性。考虑到中涂膜厚对Lw与Sw的比值影响很大，进一步调整了清漆的膜厚，考察其对Lw、Sw的影响，结果见图2。清漆膜厚在46 ～ 60 μm范围内时(此时中涂平均膜厚已达36 ～ 37 μm)，尽管Sw随膜厚的升高而缓慢降低，但影响并不大。清漆膜厚在46 ～ 55 μm范围内时，Lw随膜厚的升高而迅速下降，到55 μm后几乎不再变化。于是将清漆平均膜厚控制在55 ～ 60 μm(单点膜厚控制在55 ～ 65 μm，清漆膜厚极限是65 μm)。批量验证合格后将清漆膜厚固定下来。

图1　中涂膜厚对Lw和Sw的影响Figure 1　Effect of thickness of midcoat on Lw and Sw

图2　清漆膜厚对Lw和Sw的影响Figure 2　Effect of thickness of varnish on Lw and Sw

固定中涂和清漆的膜厚后调整base膜厚。其膜厚由22 μm降低到20 μm时，Lw仅降低了0.04，基本无变化，Sw则由4.0降低到3.8，Sw与Lw的比值降低。由于提高base膜厚将造成目视效果下降，因此不再验证提高其膜厚对Lw与Sw的影响。

1.4　涂料的影响

通过调整膜厚已经较好地解决了左前门上部等车身多数部位的Lw和Sw倒置的问题，但对于车体的翼子板等存在凹面的部位，Lw和Sw的比例仍然不够理想。中涂后用800#砂纸干打磨左前门上部，然后用擦拭巾擦去打磨灰。Lw和Sw分别降低0.1和0.2(2台对比车的Lw和Sw平均值分别为5.15和2.85)，Sw和Lw的比值几乎无变化，目视无法区分。考虑到中涂对Sw的影响较大，通过提高中涂漆中的消光剂(SiO2)来降低中涂漆的表面光泽，以及增大粗糙度，从而增大Sw。测量结果显示主要是增大了Wb(指结构尺寸在0.3 ～ 1.0 mm波段的橘皮)[1]。

从图3可看出，中涂增加消光剂后对Lw的影响较小，而Sw随着消光剂含量的增大而显著增大，可增大Sw与Lw的比值，但同时会降低DOI(此次验证中DOI最大降低了1.7)。王艳艳等[2]对涂料中添加不同流平剂时Lw、Sw受到的影响进行了研究，证实了通过采用或调整流平剂可以调整Lw与Sw的比值。但由于更改流平剂往往需要进行全性能检测，周期过长(一般需2 ～ 3年)，因此未在此次改进中予以采纳。同样，不同的2k清漆经验证后发现区别较大，尤其是清漆中增加了耐磨填料的，因为耐磨材料在烘烤过程中会附在涂层表面，使Sw显著降低。

图3　中涂增加消光剂对Lw和Sw的影响Figure 3　Effect of adding flatting agent to midcoat on Lw and Sw

1.5　清漆流平时间的影响

在改进过程中，各车辆数据相差很大。经过检查，发现由于设备设定问题，清漆的流平时间从5 min 23 s到9 min 1 s不等。由图4可见，清漆流平时间长较有利。考虑到流平时间短会缩短产品的在制时间，于是将流平时间确定为7 min 30 s并固定下来，以降低系统误差，保持稳定性。

图4　清漆流平时间对Lw和Sw的影响Figure 4　Effect of leveling time of varnish on Lw and Sw

2　结语

通过改进，“素色白”的目视外观有了明显改善，进行小批量和批量验证后连续生产10 000台车后依然保持稳定。至此，所述车身涂膜长短波倒置问题得到了解决。

参考文献：

[1] 许朋辉, 王海燕.桔皮鲜映性仪用于面漆的外观改善[J].客车技术与研究, 2008, 30 (6)： 32-35.

[2] 王艳艳, 沈莉, 陈月珍.流平剂对漆膜外观的影响[J].上海涂料, 2014, 52 (8)： 17-20.